Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN IEC 61400-3-1 de septembre 2019 citée dans cet article a été complétée par l'amendement NF EN IEC 61400-3-1/A11 (C57-700-3-1/A11) : Systèmes de génération d’énergie éolienne - Partie 3-1 : Exigences de conception des éoliennes fixes en pleine mer (Révision janvier 2021)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille VN2101 (Février 2021)
La norme IEC 61400 citée dans cet article a été complétée par une sixième partie : NF EN IEC 61400-6 (C57-700-6) : Systèmes de génération d'énergie éolienne - Partie 6 : exigences en matière de conception du mât et de la fondation (Révision octobre 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2009 (Novembre 2020).
Cet article est la réédition actualisée de l’article BM4640 intitulé « Éoliennes » paru en 2009 et rédigé par Marc RAPIN et Philippe LECONTE.
La norme NF EN 61400-3 de juin 2009 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN IEC 61400-3-1 (C57-700-3-1) : Systèmes de génération d'énergie éolienne - Partie 3-1 : exigences de conception des éoliennes fixes en pleine mer (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2002 (Mars 2020).
RÉSUMÉ
L'intérêt premier d'une éolienne se situe dans la récupération de l'énergie cinétique présente dans le vent. Ce dispositif fait appel à des compétences dans des domaines variés, comme l’aérodynamique, la mécanique, les matériaux, la météorologie, etc. Cet article s’attache à exposer le contexte actuel des différents types d’éoliennes (à axe vertical et à axe horizontal), à travers les aspects et les caractéristiques liés à leur utilisation. Leur principe de fonctionnement, et notamment la conception du rotor et des pales (premier étage de la récupération d’énergie) mais encore leur implantation sur site sont des paramètres importants, également abordés dans cet article.
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Lire l’articleABSTRACT
The main utility of the wind turbine is in the transformation of kinetic energy provided by wind. This device calls on various technical and scientific domains such as aerodynamics, mechanics, materials, meteorology, etc. This article describes and explains the context of current machines (vertical- and horizontal-axis) through their various operating characteristics. Their working principles, and especially rotor and blade designs (the first step in energy transformation), and site implementation are also described.
Auteur(s)
-
Marc RAPIN : Délégué général - CEVEO Cluster (Centre Expertise et Valorisation de l’ÉOlien), Énergies Normandie, France
-
Philippe LECONTE : Chef du service Bureaux d’Études Centraux - Direction des Grands moyens techniques de l’Onera, The French Aerospace Lab, Châtillon, France
INTRODUCTION
Les éoliennes représentent une forme très ancienne d’exploitation du vent. Toutefois, leurs principes de fonctionnement ne seront établis qu’au début du XXe siècle, et il faudra attendre en particulier les années 1970-2000 pour voir le développement des éoliennes actuelles, avec une importante évolution à la fois de leur utilisation de par le monde, de leurs taille et puissance, et de leur conception. On est ainsi passé de la petite machine isolée pour le pompage de l’eau aux grands parcs d’aérogénérateurs multimégawatts connectés sur le réseau.
Les progrès technologiques et scientifiques réalisés dans différents domaines de l’ingénieur, dont l’aérodynamique, les structures, les matériaux, l’électrotechnique, la météorologie et le contrôle, ont permis d’améliorer l’efficacité et la fiabilité de ces machines. Les éoliennes tripales à axe horizontal se sont progressivement imposées et représentent la quasi-totalité du marché actuel. Ces progrès ont aussi mené à une réduction très importante du coût du kilowattheure éolien, ce qui conduit à une capacité installée très importante et toujours en croissance en Europe, Amérique et Asie.
Cet article permet de donner une vision globale des aspects liés à l’éolien, d’appréhender, sans être exhaustif, les thématiques impliquées et ses spécificités. Il s’attache en particulier à décrire le potentiel de conversion d’énergie que l’on peut obtenir grâce au rotor d’une éolienne, dont les principes s’apparentent ou sont issus de ceux des hélices et rotors d’hélicoptère.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
renewable | wind energy | rotor
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2001 par Philippe LECONTE, Marc RAPIN, Edmond SZECHENYI
- Version archivée 2 de avr. 2009 par Marc RAPIN, Philippe LECONTE
- Version courante de août 2024 par Marc RAPIN
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Caractérisation des différents types d’éoliennes et de leurs utilisations
En anglais
1. Contexte actuel
L’utilisation de la force du vent pour suppléer l’énergie humaine ou animale n’est pas nouvelle. On peut ainsi trouver la trace d’ancêtres des éoliennes modernes jusque dans la Perse ancienne. Plus près de nous, certains pays ont, depuis le Moyen Âge, largement fait usage de ce type d’énergie par le biais des moulins à vent traditionnels. Au cours des siècles, leur technologie a évolué avec l’apparition d’un toit orientable ou de moulins complets montés sur pivot, permettant une orientation au vent plus facile, puis avec l’adoption de systèmes de pale plus performants.
Cette forme d’exploitation de l’énergie du vent tomba cependant en désuétude avec l’avènement de l’ère industrielle du XIXe siècle. On vit par la suite apparaître de petits systèmes destinés principalement au pompage de l’eau en Europe (figure 1) et beaucoup plus massivement aux États-Unis, d’où leur surnom de moulins américains. Avec le développement des sciences et techniques du début du XXe siècle, en particulier en aéronautique, ces machines se perfectionnèrent en réduisant par exemple le nombre de pales et en adoptant des profils semblables à ceux des hélices, et évoluèrent vers la production d’électricité (aérogénérateurs) pendant l’entre-deux guerres.
Le véritable essor de l’éolien moderne coïncide avec le premier choc pétrolier de 1973, date à laquelle certains pays tels que le Danemark, les Pays-Bas et les États-Unis ont pris conscience de l’utilité de diversifier leurs sources d’approvisionnement électrique. Le développement du marché américain (avec ce que l’on a appelé le « rush californien » et ses immenses fermes éoliennes) a permis de lancer et structurer une filière industrielle. Suite à l’arrêt des subventions en 1986, une profonde réorganisation du monde éolien a lieu. Les entreprises danoises, qui avaient fourni la moitié des machines pour le marché américain, possédaient une gamme d’éoliennes prêtes à investir les marchés européens qui prirent alors le relais : c’est l’émergence du concept danois, caractéristique des éoliennes tripales (figure 2)....
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GWEC - * - Global Wind Energy Council http://www.gwec.net
-
(2) - SER - * - Syndicat des Énergies Renouvelables http://www.enr.fr
-
(3) - RTE - * - Réseau de Transport d’Électricité http://www.rte-france.com
-
(4) - WINEUR - * - Project, Wind Energy Integration in the Urban Environment http://www.urbanwind.net
-
(5) - RAPIN (M.), NOËL (J.-M.) - Du petit éolien à l’éolien offshore. - 2e édition, Dunod (2014).
-
(6) - GIPE (P.) - Wind energy – Comes of age. - Wiley (1995).
-
...
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